專利名稱：硅晶圓的電鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅晶圓的電鑄方法，尤其屬于一種應(yīng)用于制作金屬噴嘴薄板(nozzle plate)的硅晶圓電鑄方法。
公知的加熱式噴墨打印機(jī)(thermal ink-jet printer)所使用的金屬噴嘴薄板的制造方法如第一圖所示。其系使用一不銹鋼片11為基板，于其上表面沉積一光阻層12，利用微影蝕刻技術(shù)將噴嘴片圖案轉(zhuǎn)移至光阻層12上并除去不需要的部分光阻層，然后將鎳層13電鑄于不銹鋼片11的上表面上，而其中為光阻層12即可形成噴嘴結(jié)構(gòu)14。最后再經(jīng)脫膜及去光阻等步驟，即可得一鎳噴嘴薄片。
由于近年來(lái)打印機(jī)的研究發(fā)展，系朝向高解析度，亦即提高每英吋的點(diǎn)數(shù)值(dot per inch,dpi)的方向而發(fā)展。由市場(chǎng)上的噴墨打印機(jī)主流機(jī)種，由數(shù)年前的300dpi躍升至最近的600dpi甚至720dpi，即可見消費(fèi)者對(duì)打印品質(zhì)精良程度的要求，越來(lái)越高。使用傳統(tǒng)不銹鋼片及光阻作為電鑄模具的方法，在精密度上會(huì)受到極大的限制。其原因?yàn)?，在蝕刻及電鑄的過(guò)程中，不銹鋼片表面的均勻平坦程度對(duì)所形成噴嘴的精確度，有著極大的影響。但是，不銹鋼片表面的均勻程度，往往不符合生產(chǎn)上對(duì)精密度的要求。而具合乎制程要求的均勻度的不銹鋼片，其價(jià)格又非常昂貴。因此，如何降低成本而又能符合高精密度要求，即成業(yè)界追求的目標(biāo)。
本發(fā)明的目的，在于提供一硅晶圓的電鑄方法，以獲得一價(jià)廉且具高精密度的金屬噴嘴片。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用一種硅晶片的電鑄方法，用來(lái)制造一具噴嘴的噴嘴薄板。首先以半導(dǎo)體技術(shù)制作電鑄所需的心模。其步驟為在一硅晶片基板上，形成一具一頂端部分的噴嘴結(jié)構(gòu)；在該硅晶片基板表面形成一導(dǎo)電層；以及于該噴嘴結(jié)構(gòu)的該頂端部分，覆蓋一光阻層。
其中在頂端部分覆蓋光阻層的步驟，系為了在后續(xù)的電鑄制程中，避免電鑄金屬層堵塞噴嘴口而設(shè)。
而電鑄制程，可以包含在該硅晶片基板表面形成一電鑄金屬層；以及使該電鑄金屬層與該硅晶片基板分離，而得到該具噴嘴的噴嘴薄板。
在硅晶片上形成該噴嘴結(jié)構(gòu)的方法系可包括于該硅晶片基板上沉積一罩幕層；利用微影技術(shù)將該噴嘴薄片的圖形轉(zhuǎn)移至該罩幕層；依照該圖形，以蝕刻法將多余的罩幕層去除；以等向性蝕刻在該硅晶片基板形成該噴嘴結(jié)構(gòu)；以及去除蝕刻后殘留的該罩幕層。
其中該罩幕層系可為一氮化硅層，以化學(xué)沉積(CVD)或物理濺鍍(PVD)等薄膜制程技術(shù)來(lái)形成。該等向性蝕刻系可以一混合酸液進(jìn)行。該電鑄金屬層系可為一鎳金屬層。
在電鑄后及脫膜程序前還可包含一電鍍步驟以在該鎳金屬層表面形成一光澤金屬層。脫膜之后還可包括一無(wú)電鍍步驟，以確保噴嘴金屬片表面的光澤。
藉由本發(fā)明的硅圓電鑄方法，可避免公知的以電鑄方法制造噴嘴薄板技術(shù)中使用不銹鋼片為電鑄模具所導(dǎo)致的基板表面均勻度限制的問(wèn)題，故可在不提高制造費(fèi)用的情況下，達(dá)到欲制作高精密度噴嘴薄板的電鑄程序所需的基板表面均勻度。此外，藉由在導(dǎo)電層形成后以及電鑄程序開始之前，在硅模具的噴嘴結(jié)構(gòu)頂端所覆蓋的光阻層，可避免電鑄金屬堵塞噴嘴出口的問(wèn)題。
以下結(jié)合附圖及附圖給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述

圖1系公知利用不銹鋼片底材為電鑄金屬噴嘴片模具的方法的示意圖；圖2(a)至圖2(e)系形成本發(fā)明硅晶片電鑄模具的一實(shí)施例的制作流程示意圖；圖3系本發(fā)明實(shí)施例中位于光罩上的噴嘴片圖案；圖4(a)至圖4(d)系藉本發(fā)明硅晶片電鑄模具進(jìn)行電鑄以得一金屬噴嘴片的一實(shí)施例的流程示意圖；圖5(a)至圖5(c)系一防止噴嘴口堵塞問(wèn)題的改良流程實(shí)施例的示意圖。
本發(fā)明下述各實(shí)施例非用以限制其保護(hù)范圍。
首先，利用半導(dǎo)體制造技術(shù)，以硅晶片來(lái)制作電鑄金屬噴嘴片的模具。圖2(a)至圖2(e)顯示了利用典型等向性滋蝕刻法于硅晶片上制作本發(fā)明噴嘴片模具的一較佳流程。
如圖2(a)所示，在一硅晶片基板21上，以電漿化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積一罩幕層22，其中該罩幕層可選擇使用氮化硅，以便利用氮化硅層蝕刻速率較硅為慢的特性，將其作為蝕刻時(shí)的罩幕。
接著，利用微影技術(shù)，將如圖3的光罩31上的噴嘴片圖案轉(zhuǎn)移至罩幕層22表面。而后，利用電漿將蝕刻將多余罩幕層除去而留下預(yù)備用為蝕刻硅晶片基板21時(shí)的罩幕，如圖2(b)所示。
圖2(c)則顯示了最關(guān)鍵的部分，即利用等向性蝕刻來(lái)使硅晶片21形成噴嘴片模具的形狀23。蝕刻液系使用一定組成比例的酸液混合液。在此一步驟中，蝕刻條件的控制非常重要。溫度、攪拌方式及溶液組成均會(huì)對(duì)蝕刻速率及硅模具的形狀產(chǎn)生很大的影響。
在硅模具經(jīng)蝕刻成形后，一如圖2(d)所示，將殘余的罩幕層22剝除。
在開始電鑄之前，由于硅晶片本身不具導(dǎo)電能力，故需如圖2(e)所示，在硅模具21的表面上形成一導(dǎo)電層24。一較佳實(shí)施例系利用直流電漿濺鍍法(DCplasma sputtering)濺鍍一層金屬層。
當(dāng)導(dǎo)電層24形成于硅晶片心模21的表面上之后，即可正式開始如圖4(a)至圖4(d)的電鑄步驟。電鑄程序完成后可得一如圖4(b)所示的電鑄金屬層44。在一較佳實(shí)施例中，此一電鑄金屬層可為一金屬鎳層。
當(dāng)電鑄金屬層44電鑄完成后，可再在其上電鍍一層金屬拋光層45，以達(dá)到拋光效果增加金屬噴嘴片表面光澤及減少元件日后的摩擦效應(yīng)。
此后，再經(jīng)脫膜程序，即可得如圖4(c)所示的具噴嘴46的金屬噴嘴片44。
脫膜之后，還可再加上一無(wú)電鍍的化學(xué)程序，在金屬噴嘴片44的表面形成一無(wú)電鍍金屬層49，如圖4(d)所示，以確保噴嘴片44表面的光澤。
上述電鑄程序仍有一嚴(yán)重的缺陷，即當(dāng)在進(jìn)行如圖4(b)的電鑄層44的過(guò)程之中，由于位于噴嘴結(jié)構(gòu)23的頂端48上面，亦即屬于噴嘴出口的部分也有導(dǎo)電層24的存在，因而可能在頂端48的部分亦有電鑄金屬的產(chǎn)生。此一現(xiàn)象，將影響到所形成的噴嘴46的精確度，甚至多余的電鑄金屬將會(huì)造成噴嘴46的出口堵塞。
為解決此問(wèn)題，本發(fā)明提供了一改良制程。如圖5(a)至圖5(c)所示，當(dāng)硅晶片模具21成形，其表面亦已濺鍍上導(dǎo)電層24之后，在開始電鑄之前，先在噴嘴結(jié)構(gòu)23的頂端48上覆蓋一層光阻層55，如圖5(b)所示。如此一來(lái)，在進(jìn)行電鑄金屬的程序時(shí)，由于屬于噴嘴出口位置的噴嘴結(jié)構(gòu)23的頂端48部分的導(dǎo)電層24被光阻層55所覆蓋，因此在這一部分將不會(huì)有電鑄金屬的產(chǎn)生，如此一來(lái)，確保了如圖5(c)的電鑄金屬層44電鑄完成之后，該電鑄金屬層44上的噴嘴46不會(huì)因多余電鑄金屬的產(chǎn)生而影響精確度和堵塞。
總之，藉由本發(fā)明的硅圓電鑄方法，可避免已知以電鑄方法制造噴嘴薄板的技術(shù)中使用不銹鋼片為電鑄模具所導(dǎo)致的基板表面均勻度限制的問(wèn)題，故可在不提高制造費(fèi)用的情況下，達(dá)到制作高精密度噴嘴薄板的電鑄程序所需的基板表面均勻度。此外，藉由在導(dǎo)電層形成后以及電鑄程序開始之前，在硅模具的噴嘴結(jié)構(gòu)頂端所覆蓋的光阻層，可避免電鑄金屬堵塞噴嘴出口的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1．一種硅晶片的電鑄方法，用來(lái)制造一具噴嘴的噴嘴薄板，其特征在于包含下列步驟(a)在一硅晶片基板上，形成一具一頂端部分的噴嘴結(jié)構(gòu)；(b)在該硅晶片基板表面形成一導(dǎo)電層；(c)于該噴嘴結(jié)構(gòu)的該頂端部分，覆蓋一光阻層；(d)在該硅晶片基板表面形成一電鑄金屬層；以及(e)使該電鑄金屬層與該硅晶片基板分離，而得到該具噴嘴的噴嘴薄板。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(a)包含下列步驟(a1)于該硅晶片基板上沉積一罩幕層；(a2)利用微影技術(shù)將該噴嘴薄片的圖形轉(zhuǎn)移至該罩幕層；(a3)依照該圖形，以蝕刻法將多余的罩幕去除；(a4)以等向性蝕刻在該硅晶片基板上形成該噴嘴結(jié)構(gòu)；以及(a5)去除蝕刻后殘留的該罩幕層。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該罩幕層為一氮化硅層。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該罩幕層系以電漿增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成。
5．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(a3)的該蝕刻法為一電漿蝕刻法。
6．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該等向性蝕刻系以一混合酸液進(jìn)行的。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于該混合酸液具一定的組成比例。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該電鑄金屬層系為一鎳金屬層。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該步驟(d)及該步驟(e)之間還包含一電鍍步驟，以在該電鑄金屬層表面形成一金屬拋光層。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該步驟(e)之后還包括一無(wú)電鍍步驟，以在該噴嘴薄板頂面形成一無(wú)電鍍金屬層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅晶片的電鑄方法,用來(lái)制造一具噴嘴的噴嘴薄板。其步驟為在一硅晶片基板上,形成一具一頂端部分的噴嘴結(jié)構(gòu);在該硅晶片基板表面形成一導(dǎo)電層;于該噴嘴結(jié)構(gòu)的該頂端部分,覆蓋一光阻層;在該硅晶片基板表面形成一電鑄金屬層;以及使該電鑄金屬層與該硅晶片基板分離,而得到該具噴嘴的噴嘴薄板。其中在頂端部分覆蓋光阻層的步驟,系為了在后續(xù)的電鑄制程中,避免電鑄金屬層堵塞噴嘴口而設(shè)。
文檔編號(hào)C25D1/10GK1215101SQ9712132
公開日1999年4月28日 申請(qǐng)日期1997年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月22日
發(fā)明者莫自治, 楊長(zhǎng)謀, 劉心玉, 張一熙 申請(qǐng)人:研能科技股份有限公司